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문제 정의
- , 1996). 본연구에서는 경직된 지반에 폐타이어를 분말로 가공한 후 이를 고분자계 토양개량재로 사용하여 잔디 생육실험과 토양의 이·화학성 변화를 분석하였으며 rubber chip이 그라운드 건설 시 또는 경직된 그라운드 지반 개선재로서의 사용 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 특히 중금속 분석으로 인하여 토양 환경으로의 유출문제를 동시에 고려하여 폐타이어 재활용에 대한 연구를 병행하였다.
- 특히 중금속 분석으로 인하여 토양 환경으로의 유출문제를 동시에 고려하여 폐타이어 재활용에 대한 연구를 병행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 기 건설된 잔디 경기장의 지반 물리성 개선을 위한 토양 개선재로서의 rubber chip 적용가능성을 제시하였다.
- 본연구에서는 경직된 지반에 폐타이어를 분말로 가공한 후 이를 고분자계 토양개량재로 사용하여 잔디 생육실험과 토양의 이·화학성 변화를 분석하였으며 rubber chip이 그라운드 건설 시 또는 경직된 그라운드 지반 개선재로서의 사용 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 특히 중금속 분석으로 인하여 토양 환경으로의 유출문제를 동시에 고려하여 폐타이어 재활용에 대한 연구를 병행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 기 건설된 잔디 경기장의 지반 물리성 개선을 위한 토양 개선재로서의 rubber chip 적용가능성을 제시하였다.
제안 방법
- 측정하였다. Rubber chipe 각각 2.5mm, 5.0mm 배토하고 Clegg impact meter(Clegg impact soil tester, Lafayette Instrument Co.)를 사용하여 표면탄성을 측정(head 2.5kg 사용)하였고, 일반적인 토양 물리성 개선 방법인 aerification(tine 9mm) 후에 rubber chip 을 배토(2.5cm, 5.0cm)한 후 표면탄성을 측정하여 배토재로서의 rubber chip 효과를 분석하였다 (Clegg, 1976).
- 또한, 잔디의 답압 후 피해도 측정은 전동식 roller(무게 500kg)로 인공적인 답압을 가한 후 피해도를 1~5의 5단계로 나누어서 육안으로 측정하였다. 답압 피해가 없는 상태를 완전한 답압 피해는 S를 기준으로 측정하였다.
- 먼저 Olympic-mainstadium 잔디 그라운드를 3단계 답압지역(답압이 높은 지역, 중간지역, 낮은 지역)으로 나누고 각각의 실험구 표면탄성을 측정하였다. Rubber chipe 각각 2.
- 모든 실험은 처리당 4반복으로 실시하였다. 실험설계는 난괴법(randomized complete block design)으로 하였으며, 측정된 data값들은 SAS (Statistical Analysis System)를 이용하여 통계분석 하였다(SAS Institute, 1990).
- 양이온과 양이온 치환 용량(cation exchange capacity: CEC)은 cohinm에 토양 10g과 Ammonium acetate 100ml> 취하여 8시간 처리 후 Alcohol 100ml 를 column에 다시 주입하여 양이온을 치환하였다. 밑으로 떨어진 액은 원자홉광광도계(Atomic Absorption Spectrophoto- metry, AAS; UV -2401PC, Shimadzu, Japan)를 사용하여 양이온을 측정하였다. CEC는 column 내에 남아있는 토양을 Kjeldahl(A.
- 본 연구는 1998년도 Olympic- mainstadium 경기 시즌이 끝난 후에 10mX 10m로 나눈 그라운드 지반의 경도를 측정한 결과(Table 2)를 토대로 3단계의 답압지역(답압이 높은 지역, 중간지역, 낮은 지역) 중 대표적인 지역을 택한 후 표면탄성을 측정하였다.
- 잔디의 생육에 필수적인 요소인 지중온도는 유기물 층이 형성될 수 있는 지중 2.5cm에서 측정하였다. 우리나라 기후 상 여름 날씨인 1998년 6 월 29일 측정한 결과, 모든 처리구의 온도는 47.
- 잔디의 시각적 품질은 피복률, 색깔, 밀도를 기준으로 1~9의 9단계로 나누어서 육안으로 측정하였으며, 1은 고사한 잔디 상태의 상태를 나타낸 것이고, 9는 이상적인 잔디 상태를 나타낸 것이다. 잔디의 지면 피복도는 실험포지의 잔디 생육과정 중 육안으로 측정된 피복률을 %로 나타내었다 (National Turf grass Evaluation Program (NTEP), 1997).
- 조성 후 5개월이 지난 rubber chip 이 함유된 지반을 core sampling하여 토양의 물리성을 분석하였다. 토양-식물 환경 개량을 위한 유기물의 토양 물리성 개선효과를 측정한 methodology는 ASTM(Annual book of ASTM standards, 1998)에서 연구된 실험실 내의 토양 물리성 측정 방법을 이용하였다.
- 토양 물리성은 Cone Penetro- meter(CP20 Penetrometer, Agridry Rimik Pty Ltd.)를 사용하여 초기 지반 경도와 답압 전·후의 지반 경도를 측정하여 비교 분석하였다.
- 토양 1g에 증류수 3 0~ 50ml와 H2SO4 25ml를 가하고 수시로 과산화수소 5ml를 넣어 토양을 완전히 분해시켰다. 토양 분해가 끝나면 Whatman No.42 여과지로 여과한 후 증류수로 lOOmL 표선 하였으며, 전처리가 끝난 soil 용액은 유도플라즈마분광계 (Inductively coupled plasma spectrometer, ICP; XR-3100, Perkinelmer, USA)를 사용하여 정성·정량 분석하였다(Basta et al., 1993).
- 토양환경 오염은 rubber chip 침출물에 의한 중금속 분석을 실시하였다. 토양 1g에 증류수 3 0~ 50ml와 H2SO4 25ml를 가하고 수시로 과산화수소 5ml를 넣어 토양을 완전히 분해시켰다.
- 파종한 후 지하 2.5cm에서 지중온도를 측정 (HI 8424C, Hanna Instruments)하였고, 표면 온도측정기 (Raynger® ST™, Raytek) 로 9월 10일과 11월 6일에 지반의 표면온도를 측정하였다.
대상 데이터
- 3개의 rubber chip sample을 sieving test한 결과 Table 1과 같은 입도 분포를 나타내었으며, 입도가 균일한 sample 1을 본 연구 재료로 선택하였다.
- 또한 실험구에 복합비료(10:12:11)를 순질소 기준으로 5g·N/m2 기비하였으며 공시 초종은 한국잔디 류(#& japonica)2] 개량종인 'Zenthh'로 1998년 6월 8일에 nF당 8g 파종하였다.
- 본 연구는 1998년 6월 ~11월에 강원도 원주시 연세대학교 생물자원공학과 실험포지에서 실시하였으며, 각각의 실험구는 Imxlm이었고 지표면에서 지하 2.5cm와 5.0cm에 기존의 사양토지반(sand 84%, silt 4%, clay 12%, sandy loam)에 rubber chip 10%, 20%, 40% 혼합하여 조성하였다.
데이터처리
- 실험설계는 난괴법(randomized complete block design)으로 하였으며, 측정된 data값들은 SAS (Statistical Analysis System)를 이용하여 통계분석 하였다(SAS Institute, 1990).
이론/모형
- 질소의 측정은 Kjeldahl 분석장치를 사용하여 질소를 분석하였으며, 인산의 측정은 Lancaste법을 이용하여 원자흡광광도계(Atomic Absorption Spectrophotometry, AAS; UV-2401PC, Shimadzu, Japan) 로서 측정하였다(McGill and Figueiredo, 1993). 유기물의 측정은 Walkley-Black법을 이용하여 UV 분광광도기 (UV Spectrometer; AA-6701F, Shimadzu, Japan)로 파장 610nm 에서 비색 정량하여 유기물을 측정하였다 (Walkley and Black, 1934). 양이온과 양이온 치환 용량(cation exchange capacity: CEC)은 cohinm에 토양 10g과 Ammonium acetate 100ml> 취하여 8시간 처리 후 Alcohol 100ml 를 column에 다시 주입하여 양이온을 치환하였다.
- 하여 측정하였다(농업기술연구소 1988). 질소의 측정은 Kjeldahl 분석장치를 사용하여 질소를 분석하였으며, 인산의 측정은 Lancaste법을 이용하여 원자흡광광도계(Atomic Absorption Spectrophotometry, AAS; UV-2401PC, Shimadzu, Japan) 로서 측정하였다(McGill and Figueiredo, 1993). 유기물의 측정은 Walkley-Black법을 이용하여 UV 분광광도기 (UV Spectrometer; AA-6701F, Shimadzu, Japan)로 파장 610nm 에서 비색 정량하여 유기물을 측정하였다 (Walkley and Black, 1934).
- 토양 화학성 분석을 위해 Core sampling한 모든 처리구는 실험실 내 상온에서 건조한 후 분석하였으며 미국농학회 (American Society of Agronomy: ASA) 와 미국토양학회 (Soil Science Society of American: SSSA)의 분석방법에 따라 실시하였다(Sparks et al., 1996).
- 토양-식물 환경 개량을 위한 유기물의 토양 물리성 개선효과를 측정한 methodology는 ASTM(Annual book of ASTM standards, 1998)에서 연구된 실험실 내의 토양 물리성 측정 방법을 이용하였다.
성능/효과
- 그리고 각 처리구 간에는 차이가 없었다. Mg++, Na+, KL Ca”의 함량은 일반적 기준치와 비슷하였고 rubber chip 의 토양 내 혼합은 양이온의 변화에 영향을 미치지 않았다(Table 6).
- 0cm 토양 내에 rubber chip을 40% 혼합한 처리구에서 가장 높은 온도를 나타내었다. Rubber chip의 함량 및 처리 깊이 간에는 5% 수준의 유의성이 인정되었으며 무처리구와 2.5cm rubber chip을 혼합한 처리구(10%, 20%, 40%) 간의 유의성은 인정되지 않았고, 무처리구와 5.0cm 내에서 rubber chip 을 혼합한 처리구(10%, 20%, 40%) 간에는 5%의 유의성이 인정되었다. 그리고 2.
- 6%로 가장 높았다. 그리나 조성 20주 후인 11월 1일에 측정한 피복도는 무처리구와 2.5cm 내 10% rubber chip을 혼합한 처리구에서 가장 높았고 rubber chip 이 혼합량이 많을수록 피복률에 대한 부정적인 영향을 끼쳤다.
- 또한 지반의 경도는 실험포지 조성 후 2개월이 지난 지반의 경도보다는 5개월이 지난 지반의 경도가 높았으며 답압 후의 지반의 경도는 답압 전과 비슷한 경도를 보였다. 따라서 rubber chip의 토양 내 혼합은 토양의 경화를 줄일 수 있을 것으로 사료되나 그 효과는 크지 않은 것으로 분석되었다(Table 5).
- Ocmol/kg보다 높았다. 또한 각 처리구 간에는 1%의 유의성이 인정되었고 무처리구 2.5cm rubber chip 혼합구, 5.0cm 혼합구에서 서로 간의 유의성이 인정되었으며 rubber chip 함량이 많을수록 rubber chip 혼합깊이가 깊을수록 마그네슘의 함량은 적었다.
- 또한 답압이 제일 높은 지역을 대상으로 rubber chip을 답압 개선용 배토재로 사용한 결과 rubber chip 을 2.5mm의 두께로 배토할 경우에는 토양 표면탄성 개선효과는 없었으나, 5.0 mm의 두께로 배토할 경우에는 표면탄성이 개선되었다. 또한 aerification 후에 rubber chip을 배토할 경우 표면탄성은 현저히 저하되어 지반의 물리성 개선 효과가 있었다(Table 10).
- 5cm 온도에 영향을 미치며 rubber chip 의 함유량이 많을수록 온도 상승효과가 나타났다. 또한 여름 고온기보다는 대기온도가 낮은 가을에 처리구간에 차이는 높았다. 이것은 겨울 저온기와 이른 봄 난지형 잔디의 새싹이 돋아날 때 겨울의 동해 피해를 줄이고 이른 봄 맹아출현기를 앞당길 수 있을 것이라사료되나복사열이 높은 여름에는 잔디의 고온피해가 우려된다(Table 2).
- 6KPa이었고 각 처리구 간에는 유의차가 없었다. 또한 지반의 경도는 실험포지 조성 후 2개월이 지난 지반의 경도보다는 5개월이 지난 지반의 경도가 높았으며 답압 후의 지반의 경도는 답압 전과 비슷한 경도를 보였다. 따라서 rubber chip의 토양 내 혼합은 토양의 경화를 줄일 수 있을 것으로 사료되나 그 효과는 크지 않은 것으로 분석되었다(Table 5).
- 반면에 잔디의 시각적 품질상태는 이와 반대로 rubber chip 혼합량이 많을수록 잔디의 색깔은 짙은 녹색을 나타내어 품질이 향상되는 경향을 보였다. 답압 후 피해도(traffic injury)는 2.
- 실험구 조성 10주 후인 8월 31일 측정한 잔디의 지면 피복률(coverage)은 처리 간 유의차가 있었고 rubber chip 혼합깊이 간에 유의성 이 인정되었으며 잔디의 피복률은 무처리구에서 평균 58.6%로 가장 높았다. 그리나 조성 20주 후인 11월 1일에 측정한 피복도는 무처리구와 2.
- 전체적으로, 폐타이어 칩의 토양 내에 혼합은 지중 2.5cm 온도에 영향을 미치며 rubber chip 의 함유량이 많을수록 온도 상승효과가 나타났다. 또한 여름 고온기보다는 대기온도가 낮은 가을에 처리구간에 차이는 높았다.
- 지반 경도(hardness)는 Cone Penetrometer 로 측정하였으며 지반을 조성한 후 2개월이 지난 8월 31일 측정한 지반경도는 1050.3 ~ 1305.5 KPa을 나타내었고, 각 처리구 간에는 차이가 없었다. 그러나 답압 피해 전날인 11월 10일에 측정한 경도는 1500.
- 지반 조성 , 후 잔디 관리 시 사용되는 배토재로서의 rubber chip 의 토양 탄성 효과 측정한 결과 답압이 높은 지역의 표면탄성 값은 10.33 g-max로 가장 높았으며 답압이 낮은 지역은 9.61g-max로 표면탄성 값이 낮았다. 따라서 지반의 경화가 많이 일어날수록 표면탄성 값은 증가하였다(Table 9).
후속연구
- 따라서 현재 우리나라에서 보수 또는 재조성공사를 계획하고 이는 연습구장, 보조구장에 재활용이 가능한 rubber chip을 배토용 재료로서 사용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 rubber chip의 배토로 표면탄성을 저하시켜 선수들의 부상을 줄여주고 경기력을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
- 가능할 것으로 판단된다. 또한 rubber chip의 배토로 표면탄성을 저하시켜 선수들의 부상을 줄여주고 경기력을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
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